深部跨采巷道加固方案设计方法研究
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇深部跨采巷道加固方案设计方法研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：本文分析讨论了跨采巷道的几种加固方案，如解析分析法、结构几何块体分析法、数值分析法及观测分析法。
中图分类号：TD16 文献标识码：A
跨采巷道加固方案的设计方法：由于跨采巷道围岩的稳定性受到很多不确定因素的影响，与巷道围岩的物理力学性质、围岩原始地应力状态、巷道支护形式和支护参数、巷道的布置等因素有关，所以至今国内外没有任何一种通用的科学方法来进行跨采巷道加固方案设计。目前较常用的方法有分析法和观测法。
1分析法
a.解析分析法
极限平衡理论认为，巷道受采动影响后，巷道围岩应力发生重新分布，如果围岩应力大于岩体强度，则巷道围岩产生塑性变形，随着塑性变形向巷道围岩深部发展，岩体的抗压强度逐渐增加，直到塑性变形扩展到围岩深部某一范围后，岩体又处于弹性状态。在已知巷道的围岩力学参数、原岩应力、巷道的尺寸和给定围岩变形的情况下，可以利用极限平衡理论求解巷道所需的支护反力。
其中，A，B，C，D是待定的常数。
将式（4）代入式（3）可得轴对称应力的一般性解答
根据式（5）代入几何方程、物理方程可计算出轴对称应力状态下的位移分量：
其中，A，B，C，H，I，K是待定的常数。
代入圆形巷道的边界条件，经过计算可得极限平衡区的半径R为
式中：G-巷道围岩的剪切模量。
根据巷道所允许的最大围岩移近量，利用（6-20）式计算出巷道保持围岩稳定所需的最小支护反力pi。
b.结构几何块体分析法
运用赤平极射投影法、实体比例投影法等相关技术对巷道顶拱和两帮上由节理形成的较大的不稳定楔块进行计算和预测，并在此基础上对锚杆支护的长度、密度、角度等参数进行设计，这种方法对坚硬且节理较发育的岩体具有一定的运用范围。
c.数值分析法
目前在分析地下工程围岩稳定性时已有很多数值分析方法，其中最为常用的是有限元法、边界元法和离散元法，以及它们的耦合使用法等。在各种使用方法中，边界元主要使用于弹性的和较为均质的岩体，用于分析应力分布是有效的，但用于分析支护要求却不大方便；离散元主要用于分析节理较发育的围岩，在地下工程分析中往往与其他方法耦合使用；在分析围岩与支护共同作用时用非线性有限元比较合适。
2观测法
由于现场的地质及岩石情况经常有变化，岩体的许多力学参数很难用实验室方法取得可靠的数据，而且现场试验很昂贵，因此，常采用观测法。在观测法中最为常用和有效的方法是巷道表面位移观测法和岩体深部位移观测法。以下介绍以围岩观测为主的收敛约束法。
依据“支架-围岩”的相互作用关系，在巷道支护的工程实践中发展了以下使用技术：
a.实行二次支护
当巷道围岩达到稳定前变形量较大，延续时间较长，需要开巷后进行一次支护。一次支护允许位移产生一定的变形，围岩变形和能量释放到一定程度后，进行二次支护。二次支护应在初次支护还未失效前，围岩移近速度较小的适当时间进行支护。
b.采用柔性支护
支架在允许围岩有限变形继续释放能量的同时，仍然具有足够的工作阻力，既能控制围岩的大变形，又能充分发挥支架的支护效果，防止支架由于大变形产生严重变形和损坏。
c.强调主动支护
采用具有一定初始工作阻力的支架，增加围岩的围压，提高围岩的强度，减轻支架的载荷，例如巷道支架的壁后充填和喷射混凝土。
参考文献
[1]袁亮.深井巷道围岩控制理论及淮南矿区工程实践[M].北京：煤炭工业出版社，2006.